石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及蒸发水量的计算分析概要

第 38卷第 4期 2007年 7月锅炉技术BOIL ER TECHNOLO GY Vol. 38, No. 4J ul. ,2007收稿日期 :2007-03-27作者简介 :朱文斌 (1973- , 男 , 上海交通大学在读工程硕士 , 从事燃煤电站湿法烟气脱硫的工程设计工作。

文章编号 : CN31-1508(2007 04-0068-04石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及蒸发水量的计算分析与修正朱文斌 , 王定(上海交通大学机械与动力工程学院 , 上海 200030关键词 :烟气脱硫 ; 吸收塔 ; 烟气温度 ; 蒸发水量摘要 :根据热力学基本原理 , 程。

计算采用典型 F G D 入口烟气参数 , 塔内蒸发水量 , 并分析了其变化规律。

此外 , 。

中图分类号 : X 705:1前言石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺目前在大中型燃煤电站锅炉的烟气处理装置中占主导地位。

其简要流程见图 1。

从锅炉来的原烟气经烟气换热器降温后进入吸收塔。

在吸收塔内 , 向上流动的烟气与向下喷淋的经雾化的吸收浆液相接触 , 烟气中的SO 2、 HF 、 HCl 等气态污染物通过传质、换热和氧化过程同钙基吸收剂发生反应 , 生成 CaSO 4・ 2H 2O 石膏结晶、 CaF 等产物。

原烟气通过洗涤 , 其中携带的大部分的 SO 2污染物和灰尘得以去除。

图 1石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺流程图 (带 GGH喷淋塔内的热烟气的洗涤过程 , 类似绝热增湿过程 , 需要蒸发大量水分 , 这使得火力发电厂的工艺水消耗量很大。

为了准确计算吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量 , 有必要给出一个简单且准确的计算方法。

同时这 2个参数的确定对整个 F GD 系统烟气部分的物料平衡计算至关重要, 而且这对设置了 GGH 的 F GD 系统的换热器选型计算也是不可缺少的。

2数学模型的建立湿法脱硫吸收塔的简要流程见图 2。

图 2脱硫吸收塔其热力过程按绝热增湿简化模型考虑 , 如图 3中的 A G 过程线 , 即在整个烟气处理过程中保持烟气焓值不变 , 烟气中的含湿量不断增加 , 直至湿烟气为饱和状态。

图 3绝热增湿过程线第 4期朱文斌 , 等 :石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量的计算分析与修正根据热力学原理 , 绝热饱和冷却器气体出口温度有如下近似式 :t ′ w =t 1- γc p(d 2-d 1 (1式中:t ′ w ———冷却器出口烟气绝热饱和温度 , ℃ ; t l ———冷却器入口烟气温度 , ℃ ;γ0———水在 0℃时的汽化潜热 ,kJ /kg ;c p ———湿烟气的定压比热容 ,kJ/(kg ・ K ;d 1———入口烟气湿度 , kg 水蒸气 /kg 干空气 ;d 2———出口烟气湿度 (饱和 ,kg 水蒸气 / kg 干空气 ;在总压力 p 一定时 ,度 d 2一一对应 , 故 w 1{d }kg 水蒸气 /kg 干空气和定压比热容 {}kJ/(・ K 的参数。

通常在 F GD 物料平衡计算中 , 采用摩尔体积参数 , 同时考虑到锅炉原烟气的常用计算热力学参数 , 下面采用烟气湿度 {d v }Nm 3水蒸气 /Nm 3干烟气和烟气的定压比容积热容来计算 {c p , v }kJ/(Nm 3・ K 。

3吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量计算计算过程如下 :(1 根据 F GD 入口烟气成分 , 确定干烟气体积分数, φi , i =CO 2, O 2, N 2(2 计算干烟气的平均定压比容积热容 :{c p ,vdg }kJ/(Nm 3・k =φCO 2 ×c p , v CO 2 +φO 2 ×c p , v O2+φN2+c p , v N 2(2(3 计算不同温度下的饱和水蒸气压并列表。

{p s }pa = 15 exp 18. 5916-t w +233.(3(4 计算已知烟气成分、不同温度下的饱和湿烟气湿度 , 并列表。

{d sv }Nm 3水蒸气 /Nm 3干烟气 =p -p s(4(5 计算已知烟气成分、不同温度下的干烟气定压容积热容。

{h vdg }kJ/Nm 3=c p ,vdg ×t w (5 (6 计算已知烟气成分、不同温度下的饱和湿烟气定压容积热容 , 并列表。

{h sv }kJ/Nm 3=c p ,vdg ×t w +d sv (γ0+c p ,vH2O ×t w (6 (7 根据 F GD 入口原烟气温度、干烟气体积分数、原烟气湿度 , 计算入口烟气容积焓。

{h v }kJ/Nm 3=c p ,vdg ×t 1+d v (γ0+c p ,vH 2 O ×t 1 (7(8 在上述列表中查找与 h v 相等的 h sv 对应的饱和温度t ′ w , 此即为吸收塔内浆液及出口饱和湿烟气温度。

(9 根据上面得到的饱和湿烟气温度t ′ w , 可得到饱和湿烟气湿度 d sv , 计算吸收塔内烟气定压单位容积蒸发水量 :{m v }Nm 3水 /Nm 3干烟气 =d sv -d v (8 上述计算过程已在 EXCEL , 、。

GD 入口烟气成分通常按表 1所示。

表 1 FGD 入口烟气 (干基成分范围 %项目单位数值代号CO 2Vol , %11. 3~14. 4φCO 2 N 2Vol , %76~81φN2 O 2φO2为了分析方便 , 本文采用表 2参数进行计算。

表 2计算用 FGD 入口烟气成分 %项目单位数值代号 CO 2, 干Vol , %13. 3φCO 2 N 2, 干 Vo l , %80. 2φN2 O 2, 干Vol , %6. 5φO2 H 2O , 湿Nm 3水蒸汽 /Nm 3干烟气0. 083d v计算时其它 F GD 入口烟气参数设定如下 :吸收塔内绝对压力 p =0. 103M Pa , 干烟气流量 m =1000Nm 3/h 。

图 4吸收塔入口温度同吸收塔出口温度对应关系从图 4可得到下述结论 :(1 吸收塔入口烟气温度 t l同出口烟气温度t ′ w 基本成线性关系 ;96锅炉技术第 38卷(2 t l 每提高 5℃ , t ′ w 相应升高大约 0. 4℃ ; (3 t l 的快速降低 , 主要是由于吸收塔内水分蒸发 , 吸收大量的汽化潜热γ。

5吸收塔内蒸发水量的影响因素吸收塔内的绝热增湿过程需要消耗大量的水份 , 水量主要与入塔的烟气温度有关 ,如图所示。

图 5吸收塔入口温度同塔内蒸发水量对应关系从图 5可得到下述结论 :(1 吸收塔入口烟气温度 t l 同塔内蒸发水量 M 基本成线性关系 ;(2 t 1每提高 5℃ , M 相应升高 2. 62kg/1000Nm 3干烟气 ;如果 t l 由温度 120℃降到 90℃ , 每小时将降低塔内蒸发水量 15.72kg/1000Nm 3干烟气 , 对于一般 300MW 燃煤机组 ,F GD 入口干烟气量约为1150,000Nm 3/h , 则可节约 18t/h 工艺水。

6吸收塔入口烟气湿度 d v 的影响下面分析吸收塔入口烟气湿度对塔内蒸发水量及烟气出口温度的影响。

见图 6、 7。

计算用的烟气参数采用表 2中数据 , d v 的变化范围为 0. 043~0. 088,吸收塔入口温度为 122℃ , 吸收塔内绝对压力 p =0. 103MPa , 干烟气流量 m=1000Nm 3/h。

图 6吸收塔入口湿度同吸收塔出口温度对应关系7 67:(, 塔内蒸发水量 , 且在此湿度范围内两者基本呈线性关系。

(2 吸收塔入口湿度提高时 , 吸收塔出口温度亦提高 , 且在此湿度范围内两者基本呈线性关系。

7吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量计算的修正实际工程中的湿法烟气脱硫流程如图 1所示 , 在计算中 , 需要考虑各种因素的影响 :7. 1GGH 相关修正GGH 的设置会使得脱硫系统的烟气平衡计算变得相当复杂 , 具体需考虑如下因素 :(1 系统中如果设置了 GGH , 将会较明显地降低进入吸收塔的原烟气温度 , 使得塔内蒸发水量减少。

(2 根据 GGH 净烟气出口的设定温度 , 计算吸收塔入口烟气温度和热量。

(3 GGH 低泄漏风机的风量一般为原烟气流量的 3%~5%, 将增大进入吸收塔内的原烟气流量和热量。

(4 GGH 原烟气侧和净烟气侧的泄漏量 , 也增大进入吸收塔内的原烟气流量和热量。

7. 2热量修正绝热增湿过程只是理想的假设 , 在实际吸收反应过程中 , 需考虑热量的平衡。

(1 吸收塔一般均不设保温 , 从上面计算中得到的塔内温度一般大于 44℃ , 故吸收塔外壁会有一部分散热损失 ;(2 在吸收塔内 ,SO 2同 CaCO 3生成 CaSO 4・ 2H 2O 的过程释放出的热量也需要考虑 ;(3 吸收塔进出液体的热量平衡 ;(4 GGH 吹扫用压缩空气或蒸汽的热量 ;7第 4期朱文斌 , 等 :石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔出口烟气温度及其蒸发水量的计算分析与修正(5 烟气中其它气体成分的热量 ;(6 烟气中 CO 2,O 2,N 2等气体成分的比热容及水蒸气的汽化潜热在不同温度下的修正 ; 如 :气体比热容是温度的函数 , 已知温度 t l 下的干烟气热量的计算可采用下面积分公式 :{h vdg }kJ/Nm 3= t l 0c p ,vdg (t d t (9 (7 BU F 对烟气的升温作用 , 通常考虑增压风机后烟气温度升高 2℃ ~3℃。

7. 3其它风量修正吸收塔入口也需要考虑下列风量的增加 :(1 增压风机密封冷却风机的风量 ;(2 旁路挡板泄漏风量 ;(3 GGH 吹扫用压缩空气或蒸汽的流量 ;(4 氧化空气鼓入流量。

8结论总之 , 在进行修正计算过程中 , 需坚持以质量守恒、热量守恒原理进行核算。

参考文献 :[1]曾丹苓 , 敖越 , 朱克雄 . 等 . [M ].北京 : [2], . [M ].北京 :高i on , Anal ys is a nd Modifi c a t i on Re gardi ngOu t Fl ue Gas Te mp e ra t ure a nd Vap oriz e d Wa t e r Qua n t i t y of Abs orbe r f or Lime s t one 2gyp s um We t FGDZHU Wen 2bin , WAN G Ding(School of Mechanical Engineering , Shanghai Jiaotong University , Shanghai 200030, ChinaKe y w ords :F GD ; absorber ; outlet flue gas temperat ure ; vaporized water quantity Abs t rac t :Based on t hermal dynamic t heory , t his article present s t he calculation procedure for outlet flue gas temperat ure and vaporized water quantity of absorber for limestone 2 gyp sum wet F GD. Wit h adoption of t he typical flue gas inlet parameter for F GD , t his article completes above calculation wit h humidity and p ressure volume heat concept , and analyzes t he relative changing rules. Moreover , t his article also gives some modification factors for t he calculation when applied for engineering practice.(上接第 37页The S t a t us of Pe t rol e um Coke Dis p os i ng i n CFB B oil e rTAN De 2jian 1, C H EN Ji 2hui 2, YOU Li 2ke 3(1. Education &Teaching Center of Chongqing Electric Power Corporation , Chongqing 400053, China ;2. College of Power Engineering , Chongqing University , Chongqing 400030, China ;3. Chongqing L uohuang Power Plant , Chongqing 402283, ChinaKe y w ords :CFB boiler ; indust rial solid wastes ; petroleum coke ; combustionAbs t rac t :Wit h t he increasing p roblems of environment and energy replacement caused by t he descending of fossil f uel (coal , petroleum and nat ural gas year after year , CFB technol 2 ogy is playing a more important role on reclaiming and reusing indust rial wastes. The pres 2 ent states of pet roleum coke combustion in CFB boilers are reviewed in detail. The existing problems and t he research tendency are also discussed.17。